iOS-Swift-高级运算符

一. 溢出运算符(Overflow Operator)

Swift的算数运算符出现溢出时会抛出运行时错误

print(Int8.min) // -128
print(Int8.max) // 127
print(UInt8.min) // 0
print(UInt8.max) // 255

var v = UInt8.max
v += 1 //溢出,抛出如下运行时错误
//Thread 1: EXC_BAD_INSTRUCTION (code=EXC_I386_INVOP, subcode=0x0)

Swift有溢出运算符(&+、&-、&*),用来支持溢出运算

&+

var v1 = UInt8.max
var v2 = v1 &+ 1
print(v1,v2)
//打印:255 0

可以发现,使用溢出运算符&+之后,v2由255变成0,是循环了一次

&-

var v1 = UInt8.min
var v2 = v1 &- 1
print(v1,v2) //0 255

也是循环一次,从0变成255了

&*

var v1 = UInt8.max
var v2 = v1 &* 2 //相当于:v1 &+ v1
print(v1,v2) //255 254

溢出乘其实就是溢出加,就不解释了

如下图:

溢出.png

在Swift官网,找到如下解释图:

&+本质.png

上图,8个1就是255,255+1之后都要进1位,所以第1位是1,后8位是0,由于是无符号的计算的时候只看后8位,所以最后结果是0

同理,如下图:

&-本质.png

上图,1代表负数,由于是Int8,所以最小值是-128,减1之后,后7位变成1,第1位变成0,所以最后结果是127

二. 运算符重载(Operator Overload)

枚举、结构体、类可以为现有的运算符提供自定义的实现,这个操作叫做:运算符重载

以前+都是将两个Int、Double类型相加,如何将两个结构体相加呢?
答案就是使用运算符重载(其实就是将+当做函数)。

struct Point {
    var x: Int, y: Int
    static func + (p1: Point, p2: Point) -> Point {
        Point(x: p1.x + p2.x, y: p1.y + p2.y)
    }
}

let p = Point(x: 10, y: 20) + Point(x: 11, y: 22)
print(p) // Point(x: 21, y: 42)

默认是中缀运算符,常用运算符重载如下:

//默认是中缀运算符
static func + (p1: Point, p2: Point) -> Point {
    Point(x: p1.x + p2.x, y: p1.y + p2.y)
} //两个点相加

static func - (p1: Point, p2: Point) -> Point {
    Point(x: p1.x - p2.x, y: p1.y - p2.y)
}  //两个点相减

static prefix func - (p: Point) -> Point {
    Point(x: -p.x, y: -p.y)
} //取负(前缀)

static func += (p1: inout Point, p2: Point) {
    p1 = p1 + p2
} //+=

static prefix func ++ (p: inout Point) -> Point {
    p += Point(x: 1, y: 1)
    return p
} //++(前缀)

static postfix func ++ (p: inout Point) -> Point {
    let tmp = p
    p += Point(x: 1, y: 1)
    return tmp
} //++(后缀)

static func == (p1: Point, p2: Point) -> Bool {
    (p1.x == p2.x) && (p1.y == p2.y)
} //==

三. Equatable

要想得知两个实例是否等价,一般做法是遵守 Equatable 协议,重载 == 运算符,与此同时,等价于重载了 != 运算符。

class Person : Equatable {
    var age: Int
    init(age: Int) {
        self.age = age
    }
    static func == (lhs: Person, rhs: Person) -> Bool {
        return lhs.age == rhs.age
    }
}
var p1 = Person(age: 10)
var p2 = p1
print(p1 == p2) //true
print(p1 != p2) //false
print(p1 === p2) //true 比较存储的地址值是否相等

其实,不遵守Equatable协议,通过重载也是可以实现比较是否相等的,但是建议遵守Equatable协议,原因有两个:

  1. 遵守这个协议代表明摆着告诉别人我可以做比较
  2. 有些地方传入的参数要求是遵守这个协议的东西,你遵守这个协议就可以传进去

补充:上面代码最后一行,引用类型比较存储的地址值是否相等(是否引用着同一个对象),使用恒等运算符 ===、!==。

四. 编译器自动实现==

Swift为以下类型提供默认的Equatable实现:

  1. 没有关联类型的枚举
  2. 只拥有遵守Equatable协议关联类型的枚举
  3. 只拥有遵守Equatable协议存储属性的结构体
//1.没有关联类型的枚举
//编译器直接拿到枚举存储在内存中的值来比较
enum Answer {
    case wrong
    case right
}
var s1 = Answer.wrong
var s2 = Answer.wrong
print(s1 == s2) //true

//2.只拥有遵守Equatable协议关联类型的枚举
//Int、String都遵守Equatable协议,就算Answer遵守Equatable协议后不实现==,编译器也会帮你实现,因为编译器已经知道应该怎么去实现了
enum Answer : Equatable {
    case wrong(Int, String)
    case right
}
var s1 = Answer.wrong(10, "Jack")
var s2 = Answer.wrong(10, "Jack")
print(s1 == s2) //true

//3.只拥有遵守Equatable协议存储属性的结构体
//Int遵守Equatable协议,就算Point遵守Equatable协议后不实现==,编译器也会帮你实现,因为编译器已经知道应该怎么去实现了
struct Point : Equatable {
    var x: Int, y: Int
}
var p1 = Point(x: 10, y: 20)
var p2 = Point(x: 11, y: 22)
print(p1 == p2) // false
print(p1 != p2) // true

编译器自动实现==的源码可参考:iOS-Swift-标准库源码分析+项目实战

五. Comparable

要想比较两个实例的大小,一般做法是遵守Comparable协议,重载相应的运算符。

//规则:score大的比较大,若score相等,age小的比较大
struct Student : Comparable {
    var score: Int
    var age: Int
    init(score: Int, age: Int) {
        self.score = score
        self.age = age
    }
    static func < (lhs: Student, rhs: Student) -> Bool {
        (lhs.score < rhs.score) || (lhs.score == rhs.score && lhs.age > rhs.age)
    }
    static func > (lhs: Student, rhs: Student) -> Bool {
        (lhs.score > rhs.score) || (lhs.score == rhs.score && lhs.age < rhs.age)
    }
    static func <= (lhs: Student, rhs: Student) -> Bool {
        !(lhs > rhs)
    }
    static func >= (lhs: Student, rhs: Student) -> Bool {
        !(lhs < rhs)
    }
}

var stu1 = Student(score: 100, age: 20)
var stu2 = Student(score: 98, age: 18)
var stu3 = Student(score: 100, age: 20)
print(stu1 > stu2) // true
print(stu1 >= stu2) // true
print(stu1 >= stu3) // true
print(stu1 <= stu3) // true
print(stu2 < stu1) // true
print(stu2 <= stu1) // true

六. 自定义运算符(Custom Operator)

可以自定义新的运算符,在全局作用域使用operator进行声明。

自定义运算符规则:

prefix operator 前缀运算符
postfix operator 后缀运算符
infix operator 中缀运算符 : 优先级组

precedencegroup 优先级组 {
    associativity: 结合性(left\right\none)
    higherThan: 比谁的优先级高
    lowerThan: 比谁的优先级低
    assignment: true代表在可选链操作中拥有跟赋值运算符一样的优先级
}

举例:自定义前缀运算符

prefix operator +++
prefix func +++ (_ i: inout Int) {
    i += 2
}

var age = 10
+++age
print(age) //12

举例:自定义中缀运算符

infix operator +- : PlusMinusPrecedence
precedencegroup PlusMinusPrecedence {
    associativity: none //结合性为none,不允许有结合性,就是不允许例如:a+b+c这样的操作
    higherThan: AdditionPrecedence //高于加号的优先级
    lowerThan: MultiplicationPrecedence //低于乘号的优先级
    assignment: true //true代表在可选链操作中拥有跟赋值运算符(=)一样的优先级
}

struct Point {
    var x = 0, y = 0
    static func +- (p1: Point, p2: Point) -> Point {
        return Point(x: p1.x + p2.x, y: p1.y - p2.y)
    }
}

var p1 = Point(x: 10, y: 20)
var p2 = Point(x: 5, y: 15)
var p3 = p1 +- p2
print(p3)  //Point(x: 15, y: 5)

class Person {
    var age = 10
    var point:Point = Point()
}
var p:Person? = Person()
p?.point +- Point(x: 10, y: 20) //如果+-左边的p为nil,那么+-右边的代码就不会执行 (你就理解为在可选链中+-就相当于=)

Apple参考文档1:https://developer.apple.com/documentation/swift/swift_standard_library/operator_declarations
Apple参考文档2:
https://docs.swift.org/swift-book/ReferenceManual/Declarations.html

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